液壓支架側護板焊接變形的控制

鄭州四維機電設備制造有限公司 李彥成

鄭州交通職業學院 蔣敏

液壓支架側護板焊接變形的控制

鄭州四維機電設備制造有限公司 李彥成

鄭州交通職業學院 蔣敏

液壓支架側護板的主要作用是調整支架間隙，起到架間密封，防止碎矸落入的作用。這就要求側護板裝配后動作靈活可靠，但往往側護板由于焊接變形，直接影響裝配尺寸，需要機械或火焰矯正，浪費了大量工時。隨著液壓支架向高強度發展，有些支架的側護板材料為高強度鋼，火焰矯正會導致材料的軟化，而機械矯正又往往會導致焊縫開裂，影響側護板焊縫強度。

一、側護板變形的原因

結構件產生焊接殘余應力與變形的主要原因是沿焊縫部位受熱不均勻，其次是焊縫金屬收縮、金相組織的變化及結構的剛度不同所致，另外，焊縫在焊接結構中的位置、焊接順序、焊接方法、焊接工藝參數及焊接方向等對焊接殘余應力與變形也有一定的影響。結構件焊接變形的基本形式有收縮變形、角變形、彎曲變形、波浪變形和扭曲變形等。

側護板結構主要由頂板和側板搭接而成。這種結構相當于T形接頭，T形接頭變形的基本方式是角變形，T形接頭角變形可以看成是由立板相當于水平板的回轉與水平板本身的角變形兩部分組成。T形接頭不開坡口焊接時，其立板相對于水平板的回轉相當于坡口角度。側護板結構如圖1所示。

圖1 側護板

在90°的對接接頭，產生的角變形為β，如圖2所示。因此，側護板的焊接變形主要是由角變形引起的。

圖2 角變形

角變形產生的根本原因是由于焊縫的橫向收縮沿板厚分布不均勻。就堆焊或焊接而言，如果鋼板很薄，可以認為在鋼板厚度方向上的溫度分布是均勻的，此時不會產生角變形。但在焊接較厚的鋼板時，在鋼板厚度方向上的溫度分布是不均勻的。溫度高的一面受熱膨脹較大，另一面受熱膨脹小甚至不膨脹。由于焊接面膨脹受阻，出現較大的壓縮塑性變形，這時，冷卻時在鋼板厚度方向上產生收縮不均勻的現象，焊接鋼板一方面收縮大，另一方面收縮小，故冷卻后平板會產生角變形。

影響側護板焊接變形焊縫有兩條，外側焊縫1和里側焊縫2。如圖3所示，對于側護板的焊縫1和焊縫2而言，焊縫1在焊接過程中熱膨脹受阻的力量小于焊縫2，出現的壓縮塑性變形也小于焊縫2，造成焊縫2的焊后角變形量大于焊縫1，結果造成側護板的頂板與側板不垂直，出現β角變形。

二、側護板焊接變形的控制

1.側護板傳統焊接變形控制。由于外側焊縫1產生的角變形較里側的焊縫2小，為了防止側護板頂板與側板之間由于焊縫角變形而引起的不垂直。側護板的焊接縫如圖3所示采取焊前組裝時對頂板和側板之間加剛性支撐如圖4所示，焊后去掉支撐。加剛性支撐的目的就是防止頂板與側板之間由于焊接變形引起的不垂直。這樣焊縫在冷卻過程中不能自由收縮，結果使焊縫中存在較大的焊接殘余應力，去掉支撐后仍有一部分變形，需要進行機械或火焰矯正。

圖3 側護板的焊縫

圖4 側護板加支撐

2.利用合理拼裝工藝和焊接工藝控制焊接變形。

（1）組裝工藝。在對側護板進行組裝時，預先給頂板設置反變量，經過實驗測量，頂板和板夾角預留1.5°反變形量較為合適。

（2）焊接工藝。為了保證側護板低應力和低變形，制定合理的焊接，順序焊前均要進行打底焊。首先，焊外側的焊縫1，再翻轉180°，焊接焊道2。焊接方向采用分中退焊法，即起焊位置均選在側護板中間位置。在焊接焊縫2時，側護板因焊接應力產生角變形，與拼裝時預先設置了反變形剛好相抵消，這樣就可以利用反變形控制焊接變形，又降低側護板焊縫的殘余應力。側護板的焊接采用CO2保護焊，利用CO2保護焊具有熱量集中、焊接速度較快、熔池小等優點，焊后側護板的變形得到較好地控制。

通過預制反變形量，制定合理的焊接順序和方向，選擇合理的焊接規范，最終達到控制焊接變形的目的，使側護板的角變形得到有效地控制，減少了矯正工序，降低了制造成本，保證了產品的質量，在生產中取得良好的效果。

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